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1996年，英国罗斯林研究所的科学家借助体细胞克隆技术，培育出全球第一只克隆哺乳动物——克隆羊多莉，轰动全球；两年之后，夏威夷大学的研究人员又报道了克隆技术的另一次突破：他们利用冷冻干燥的精子，成功培育出克隆小鼠。
20多年后的今天，一项最新研究将这两项进展结合。来自日本山梨大学的研究团队在一篇《自然·通讯》论文中，成功利用冷冻9个月的体细胞克隆出健康的小鼠后代。这项突破性进展将为拯救濒危物种、复原物种多样性提供全新的可能性。
近年来，通过冷冻生殖细胞来储存遗传材料的手段已经成熟。不过，障碍往往在于如何获取野生动物的生殖细胞。收集卵细胞的技术手段尤为复杂；而对于老龄或不育的雄性个体，精子的收集同样困难。此外，目前的技术手段需要将细胞置于液氮罐中，以-230℃的低温储存——不仅昂贵，而且易受到突发灾害的波及。
相比之下，体细胞的获取要简单得多。在最新研究中， 研究团队分别选取了雌性小鼠卵巢内具有支持功能的卵丘细胞，以及雄性及雌性尾部的纤维母细胞来进行实验。他们首先冷冻干燥这些体细胞，确保细胞内的水分子转为蒸汽、挥发出去。随后，这些细胞可以在-30℃的条件下保存9个月之久。
尽管细胞在冷冻过程中早已死亡，但它们的遗传物质保持完好。因此，研究团队取出细胞后，可以通过再水化恢复细胞核的功能。当这些细胞核被重新移植至其他小鼠的卵细胞中，就形成了囊胚，并产生稳定的胚胎干细胞系。
▲将经过冷冻干燥的细胞核植入卵细胞中（图片来源：参考资料[2]；Credit：山梨大学）
在这项实验中，克隆产生新生小鼠的成功率在0.2%~5.4%之间。成功率不高，但已经足以说明这项技术的可行性。
随后，研究团队让克隆的雄性/雌性小鼠分别与正常异性小鼠交配，结果均能产生健康的后代，证明这些克隆动物拥有正常的生育能力。
▲实验流程示意图（图片来源：参考资料[1]）
相比于生殖细胞，体细胞的细胞核结构更松散，在冷冻过程中移除水分子后，更容易出现DNA损伤，因此体细胞的冷冻干燥保存始终难以实现。这项研究成功克服了这一难题，为野生动物的保护提供了安全可行的替代手段。
不过研究人员也注意到，相比于现有手段，冷冻导致细胞出现了更多DNA损伤，甚至有个体因为丢失了Y染色体而转变为雌性。因此，科学家仍需通过进一步的研究，提升这项技术的效率。
参考资料：
[1] Wakayama, S., Ito, D., Hayashi, E. et al. Healthy cloned offspring derived from freeze-dried somatic cells. Nat Commun 13, 3666 (2022). https://doi.org/10.1038/s41467-022-31216-4
[2] In a boost for species conservation, freeze-dried mouse cells produce healthy pups. Retrieved July 5th, 2022 from https://www.statnews.com/2022/07/05/species-conservation-freeze-dried-mouse-cells-produce-healthy-pups/
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